(57)【要約】【課題】給湯性能への影響を抑えつつ、耐久性に優れた給湯用熱交換装置を提供する。【解決手段】バーナ１により加熱される熱交換器４の入口側入水管９と出口側出湯管６の間を接続し、前記入水管９からの給水を前記出湯管６に分岐するバイパス通路を備え、前記バイパス通路は入水管９からの給水を給水圧に応じて所定の比率で分岐する分配手段を有し、前記分配手段はバイパス通路を構成するバイパス管７の形状により形成してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナにより加熱される熱交換器の入口側入水管と出口側出湯管の間を接続し、前記入水管からの給水を前記出湯管に分岐するバイパス回路を備え、前記バイパス通路は入水管からの給水を給水圧に応じて所定の比率で分岐する分配手段を有し、前記分配手段はバイパス通路を構成するバイパス管の形状により形成するようにした給湯用熱交換装置。
【請求項２】
バイパス通路は入水管より細い細管を所定形状に加工し分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにした請求項１記載の給湯用熱交換装置。
【請求項３】
分配手段はバイパス通路の全域において略均一な流路抵抗を有する構成とした請求項１または２記載の給湯用熱交換装置。
【請求項４】
略Ｕ字状に曲げた細管を多段階に蛇行させて分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の給湯用熱交換装置。
【請求項５】
略階段状に曲げた細管を所定の分配比率になるように複数段設けて分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の給湯用熱交換装置。
【請求項６】
略コイル状に加工した細管を所定の巻数確保して分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の給湯用熱交換装置。
【請求項７】
略渦巻き状に加工した細管を所定の巻数確保して分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の給湯用熱交換装置。
【請求項８】
略Ｕ字状に加工した細管で分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の給湯用熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用又は業務用の給湯装置において、結露防止を図った耐久性に優れた給湯用熱交換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から給湯装置において、入水管と出湯管の間にバイパス通路を形成し、該バイパス通路に電磁弁や流量弁を配してバイパス流量を制御するようにしたものは知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の給湯装置の構成を図６に示し、そのバイパス通路の構成を図７に示す。
【０００４】
図６において、１はバーナー、２はバーナー１に燃料ガスを供給するガス管、３はバーナー１に燃焼用空気供給するファン、４はバーナー１の燃焼によって発生する燃焼ガスの下流に位置する給湯熱交換器、１０は給水管９と出湯管６を結ぶバイパス管である。
【０００５】
給水管９から給水が開始されると、ファン３が回転し、バーナー１が燃焼を開始する。このバーナー１の燃焼により給湯熱交換器４内の水８が熱せられ、出湯管６から機外に出湯される。
【０００６】
このとき、給水管９と出湯管６を結ぶバイパス管１０により給水管９から供給される給水９ａは給湯熱交換器４に向かう給水９ｂとバイパス管１０に向かう９ｃに分かれ、最終的には出湯管６でミキシングされている。具体的には図７に示すように、給水管９と出湯管６を結ぶバイパス管１０により結合されている。そしてバイパス管１０に一定の割合で給水を分岐通水することにより、給湯熱交換器４に流れる通水量を少なくし、給湯熱交換器４からの出湯温度を上げることにより、給湯熱交換器４への結露防止を図るようにしている。
【特許文献１】特開平６−２６７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来の構成では，バイパス管に流す流量を設定するための手段として、バイパス管にオリフィスを設けたり、電磁弁や流量制御弁を配して流量規制を行っていたため、バイパス管を流れる水は局部的にオリフィス等により絞られ、通水回路の出口流速が部分的に増大し、その結果、絞り部で流界腐蝕が発生し、熱交換器の耐久性能が低下するという課題があった。
【０００８】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、給水圧に応じて適正なバイパス流量を確保し、給湯性能への影響を抑えつつ、耐久性に優れた給湯用熱交換装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯用熱交換装置は、バーナーにより加熱される熱交換器の入口側入水管と出口側出湯管の間を接続し、前記入水管からの給水を前記出湯管に分岐するバイパス通路を備え、前記バイパス通路は入水管からの給水を給水圧に応じて所定の比率で分岐する分配手段を有し、前記分配手段はバイパス通路を構成するバイパス管の形状により形成するようにしたものである。
【００１０】
これによって、給水圧に応じて適正なバイパス流量を確保し、給湯性能への影響を抑えつつ、熱交換器からの出湯温度を上昇して熱交換器への結露防止を図り、耐久性に優れた給湯用熱交換装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の給湯用熱交換装置は、給湯性能への影響を抑えつつ、耐久性に優れた給湯用熱交換装置を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、バーナーにより加熱される熱交換器の入口側入水管と出口側出湯管の間を接続し、前記入水管からの給水を前記出湯管に分岐するバイパス通路を備え、前記バイパス通路は入水管からの給水を給水圧に応じて所定の比率で分岐する分配手段を有し、前記分岐手段はバイパス通路を構成するバイパス管の形状により形成するようにしたもので、バイパス管の形状によりバイパス通路内の流路抵抗を確保するようにしているため、部品等を追加することなく、バイパス通路全域において略均一な所定の流速を確保でき、給水圧に応じて適正なバイパス流量を得ることができ、給湯性能への影響を抑えつつ、熱交換器からの出湯温度を上昇して熱交換器への結露防止を図り、耐久性に優れた給湯用熱交換装置を提供することができる。
【００１３】
第２の発明は、バイパス通路は入水管より細い細管を所定形状に加工し分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにしたもので、バイパス管に細管を用い、かつ、所定形状に加工することで、所定のバイパス流量を容易に設定することができ、安価で構成の簡素化が図れる。
【００１４】
第３の発明は、分配手段はバイパス通路の全域において略均一な流路抵抗を有する構成としたもので、バイパス通路内をほぼ均一な流速で所定のバイパス流量を流すことができるため、局部的な流速増大に伴う流界腐蝕によるパイプ穴あき等の不具合が発生することなく、給水圧に応じて適正なバイパス流量を得ることができ、給湯性能への影響を抑えつつ、熱交換器からの出湯温度を上昇して熱交換器への結露防止を図り、耐久性に優れた給湯用熱交換装置を提供することができる。
【００１５】
第４の発明は、略Ｕ字状に曲げた細管を多段階に蛇行させて分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにしたものである。
【００１６】
第５の発明は、略階段状に曲げた細管を所定の分配比率になるように複数段設けて分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにしたものである。
【００１７】
第６の発明は、略コイル状に加工した細管を所定の巻数確保して分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにしたものである。
【００１８】
第７の発明は、略渦巻き状に加工した細管を所定の巻数確保して分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにしたものである。
【００１９】
第８の発明は、略Ｕ字状に加工した細管で分配手段を形成した後、入水管と出湯管に接続するようにしたものである。
【００２０】
そして、第４〜８の発明は、バイパス管の形状で形成する分配手段の具体的な形状を限定したもので、いずれの場合も他の部品を追加することなく、バイパス管の形状によりバイパス通路内の流路抵抗を確保するようにしているため、安価で構成の簡素化が図れるとともに、バイパス通路全域において略均一な所定の流速を確保でき、給水圧に応じて適正なバイパス流量を得ることができ、給湯性能への影響を抑えつつ、熱交換器からの出湯温度を上昇して熱交換器への結露防止を図り、耐久性に優れた給湯用熱交換装置を提供することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における給湯用熱交換装置の構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。なお、給湯用熱交換装置を組み込んだ給湯装置の構成は従来例で示した図６と同一であるため省略する。
【００２３】
図１において、バーナー１の上部に燃焼によって発生する燃焼ガスで加熱される給湯用熱交換器４が配設され、前記給湯用熱交換器４は給水管９と出湯管６の間に、給水管９から供給される給水の一部を出湯管６へ直接流すために入水管９より細い細管を用いたバイパス管７を接続しバイパス通路を構成している。そして、バイパス管７は所定の形状に加工することにより、給水量とバイパス流量の分配比を適正な値に設定するための分配手段を形成している。例えば、図１の場合は略Ｕ字状に曲げた細管を多段階に蛇行させた形状として分配手段を形成し、入水管９に対してバイパス管７の流路抵抗を大きく設定するようにしている。これにより、入水管９からの給水は出湯性能に影響がでない範囲でバイパス流量としてバイパス通路を流れることになり、給湯用熱交換器４を流れる水８が減った分、給湯用熱交換器４の出口温度は上昇し、給湯用熱交換器４への結露防止が図れる。なお、蛇口等に供給される給湯温度は出湯管６でバイパス流量とミキシングされるため、給湯用熱交換器４の出口温度より低い所望の温度が確保できる。
【００２４】
以上のように構成された給湯用熱交換装置において給湯装置に用いた場合の動作を説明すると、まず、給水管９から給水が開始されると、バーナー１が燃焼を開始し、バーナー１から発生する燃焼熱により給湯熱交換器４内の水８が加熱され、出湯管６から機外に出湯される。このとき、給水管９から給水量をそのまま給湯熱交換器４内に流すと、給水量が多い場合等、燃焼排ガス温度と給水温度との差で給湯熱交換器４内の管表面に結露して、この結露水により腐食して管に穴があくという不具合が発生する。
【００２５】
そこで、本発明は給湯熱交換器４内の管温度を上昇させることで管表面への結露を防止するため、上記した如く、給水管９から供給される給水の一部を出湯管６へ直接流すために入水管９より細い細管を用いたバイパス管７を接続しバイパス通路を構成している。この構成により、給水管９から供給される給水は給湯熱交換器４に向かう給水９ｂとバイパス管７に向かう９ｃに分岐され、給湯熱交換器４に向かう給水９ｂの量が減って給湯熱交換器４内を流れる水の温度は上昇し、結露しにくい状態となる。最終的には出湯管６でミキシングされ、所望の温度が確保できる。
【００２６】
また、バイパス管７は多段のＵ字状に曲げて構成されているため、このＵ字の曲げ数を変化させることにより、通水抵抗を変化させ給湯熱交換器４に向かう給水９ｂとバイパス管７に向かう９ｃの比率を設定することが可能である。
【００２７】
また、バイパス管７の形状により形成した分配手段は、細管を所定形状に加工するだけで形成しているため、バイパス通路全域において略均一な流路抵抗を確保することができ、流速がほぼ均一になるため局部的な流速増大による流界腐食の発生もなく、さらに、給水圧に応じてバイパス流量が変化するため、給水圧が低い低流量域ではバイパス流量は少なく、給水圧が高い高流量域ではバイパス流量は多く流れ、給湯性能への影響を抑えつつ、
耐久性に優れた熱交換器を提供することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における給湯用熱交換装置の構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。なお、給湯用熱交換装置を組み込んだ給湯装置の構成は従来例で示した図６と同一であるため省略する。
【００２９】
図２において、第１の実施の形態との相違点は、バイパス通路の形態が略階段状に曲げた細管を所定の分配比率になるように複数段設けて分配手段を形成した点で相違するものである。動作については第１の実施の形態と同様であるため、省略する。
【００３０】
バイパス管７は多段の階段状に曲げて構成されており、この階段状の曲げ数を変化させることにより、通水抵抗を変化させ給湯熱交換器４に向かう給水９ｂとバイパス管７に向かう９ｃの比率を設定することが可能である。
【００３１】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における給湯用熱交換装置の構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。なお、給湯用熱交換装置を組み込んだ給湯装置の構成は従来例で示した図６と同一であるため省略する。
【００３２】
図３において、第１の実施の形態との相違点は、略コイル状に加工した細管を所定の巻数確保して分配手段を形成した点で相違するものである。動作については第１の実施の形態と同様であるため、省略する。
【００３３】
バイパス管７は多段のコイル状に曲げて構成されており、このコイル状の曲げ数を変化させることにより、通水抵抗を変化させ給湯熱交換器４に向かう給水９ｂとバイパス管７に向かう９ｃの比率を設定することを可能にしている。
【００３４】
（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施の形態における給湯用熱交換装置の構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。なお、給湯用熱交換装置を組み込んだ給湯装置の構成は従来例で示した図６と同一であるため省略する。
【００３５】
図４において、第１の実施の形態との相違点は、略渦巻き状に加工した細管を所定の巻数確保して分配手段を形成した点で相違するものである。動作については第１の実施の形態と同様であるため、省略する。
【００３６】
バイパス管７は多段の渦巻き状に曲げて構成されており、この渦巻き状の曲げ数を変化させることにより、通水抵抗を変化させ給湯熱交換器４に向かう給水９ｂとバイパス管７に向かう９ｃの比率を設定することを可能にしている。
【００３７】
（実施の形態５）
図５は、本発明の第５の実施の形態における給湯用熱交換装置の構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。なお、給湯用熱交換装置を組み込んだ給湯装置の構成は従来例で示した図６と同一であるため省略する。
【００３８】
図５において、第１の実施の形態との相違点は、略Ｕ字状に加工した細管で分配手段を形成した点で相違するものである。動作については第１の実施の形態と同様であるため、省略する。
【００３９】
バイパス管７はＵ字状に曲げて構成されており、このＵ字状に曲げ高さを変化させることにより、通水抵抗を変化させ給湯熱交換器４に向かう給水９ｂとバイパス管７に向かう９ｃの比率を設定することを可能にしている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明に係る給湯用熱交換装置は、給湯性能への影響を抑えつつ、耐久性に優れた熱交換器を安価に提供することができるため、水道直結タイプの給湯装置全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における給湯用熱交換装置の正面図（ｂ）同給湯用熱交換装置の側面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態２における給湯用熱交換装置の正面図（ｂ）同給湯用熱交換装置の側面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態３における給湯用熱交換装置の正面図（ｂ）同給湯用熱交換装置の側面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態４における給湯用熱交換装置の正面図（ｂ）同給湯用熱交換装置の側面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態５における給湯用熱交換装置の正面図（ｂ）同給湯用熱交換装置の側面図
【図６】従来の給湯装置の全体構成図
【図７】（ａ）従来の給湯用熱交換装置の正面図（ｂ）同給湯用熱交換装置の側面図
【符号の説明】
【００４２】
１  バーナー
４  給湯用熱交換器
６  出湯管
７  バイパス管
９  給水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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